Разработка математических и имитационных моделей надежности программного обеспечения систем реального времени

• Автор: Лисс, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Глава 1. Анализ проблемы прогнозирования надежности информационных систем

1.1 Основные показатели надежности программного обеспечения

1.2 Модель Джелинского-Моранды

1.3 Простая экспоненциальная модель

1.4 Модель Шика-У олвертона

1.5 Модели Липова

1.6 Геометрические модели

1.7 Модель Шнейдевинда

1.8 Модели, основанные на методе «посева» ошибок

1.9 Выводы
Глава 2. Математические модели потока отказов программного обеспечения систем реального времени
2.1 Математическая модель потока отказов программного обеспечения
2.2 Математическая модель распределения среднего времени наработки на отказ для множественных источников программных отказов
2.3 Выводы
Глава 3. Математические модели надежности программного обеспечения систем реального времени
3.1 Математическая модель процесса отладки программного обеспечения для одиночного источника отказов
3.2 Математическая модель процесса отладки для множественных источников программных отказов
3.3 Прогнозирование надежности программного обеспечения в процессе
тестирования и отладки
3.4 Методика прогнозирования продолжительности тестирования и отладки ПО

3.5 Выводы
Глава 4. Прогнозирование надежности программного обеспечения
информационных систем различного типа
4.1 Структурная организация информационных систем
4.2 Принципы прогнозирования надежности мультикомпьютерных систем

4.3 Надежность мультикомпьютерных систем конвейерного типа
4.4 Надежность мультикомпьютерных систем с резервированием
4.5 Выводы
Глава 5. Инструментальный программный комплекс контроля и
прогнозирования надежности
5.1 Укрупненная структурная схема инструментального комплекса
5.2 Описание технических решений инструментального комплекса
5.3 Иллюстрация применения инструментального комплекса
5.4 Выводы
Заключение и выводы
Список литературы
Приложение №
Приложение №

Архитектура современных вычислительных и информационно-управляющих систем реального времени является, как правило, функционально распределенной. Она характеризуется многопроцессной организацией вычислений, при которой процессы реализуются параллельно и распределяются по нескольким процессорам (ЭВМ). Основным средством реализации функций обработки информации и управления в таких системах является программное обеспечение (ПО), объем которого часто составляет десятки и сотни тысяч строк текста. Создание ПО такого объема возможно только коллективами программистов, работающих совместно в течение всего жизненного цикла системы. Длительность жизненного цикла систем реального времени, включающего все фазы разработки и сопровождения, составляет от нескольких месяцев до нескольких лет.
Существенной особенностью систем реального времени является требование непрерывности процессов ввода и обработки информации, цикличный характер вычислительных процессов. В связи с этим важнейшей проблемой, неизбежно возникающей при создании информационных систем реального времени, является обеспечение высокого уровня надежности их функционирования. В информационных системах, архитектура которых обеспечивает возможность полного или частичного резервирования аппаратных средств, основным фактором, определяющим надежность функционирования, является программное обеспечение.
Многочисленные научные публикации и накопленный опыт разработки программных систем в России и за рубежом свидетельствуют о том, что в начальных фазах жизненного цикла системы надежность программного обеспечения является крайне низкой, что вызывает многочисленные инциденты (отказы, остановы, зависания вычислительного процесса) при функционировании системы [66,67,74].

Рис. 17. Распределение числа выявленных ошибок по интервалам времени.
Равномерная модель ошибок. N=100, ц=7.
Как следует из рисунков, равномерная модель распределения ошибок не соответствует реальному процессу отладки и тестирования ПО, а поэтому не используется нами в дальнейшем изложении.
3.3 Прогнозирование надежности программного обеспечения в процессе тестирования и отладки
Результаты теоретических расчетов и имитационного моделирования Ь свидетельствуют о том, что метрика надежности программного обеспечения
(среднее время наработки на отказ) существенно зависит от параметров модели -начального времени наработки на отказ, периода наиболее частой ошибки, числа оставшихся ошибок, квалификации разработчиков. Перечисленные параметры в процессе прогнозирования надежности неизвестны либо известны приближенно. Но как сделать прогноз, если мы не знаем конкретных значений параметров модели? К примеру, не представляется возможным точно определить квалификацию специалистов или оставшееся количество ошибок в программе в начале процесса отладки.
«0 (100,2001 (300;400) (500600) (700,800] (9001000)
(0,100) (200;300] (400500) (600;700] (800,900! »1000
Ннтерылы «ремейк (« часах)